降雨对磷矿区土壤磷形态特征和流失风险的影响——以黄柏河流域磷矿区为例

摘要

磷矿开采导致矿区土壤磷富集，增加周边水体富营养化风险。为揭示磷矿区的磷赋存形态特征及其在降雨驱动下的磷流失风险，研究以黄柏河流域磷矿区土壤为对象，采用改进的Hedley连续提取法解析磷形态，并通过室内模拟降雨实验（30 mm/h）监测土壤磷形态变化与径流磷流失规律。研究结果表明：（1）磷富集特征：矿区土壤总磷（TP）高达3 715.60 mg/kg，其中盐酸提取态磷（HCl-P）与氢氧化钠提取态磷（NaOH-P）占TP的72.10%，表明磷主要以稳定形态赋存；然而有机质（OM）分解产生的有机酸促进矿物溶解，导致部分HCl-P转化为水提取态磷（H₂O-P）或易解吸的碳酸氢钠提取态磷（NaHCO₃-P），从而增加了磷释放风险。（2）降雨响应机制：降雨导致土壤氧化还原电位（Eh）降至120 mV，促进了铁铝氧化物的还原溶解，OM降低32.02%，削弱了土壤团聚体稳定性，增加了活性磷（H₂O-P、NaHCO₃-P）的释放风险。（3）流失风险阈值：径流TP达0.53 mg/L，其中可溶性活性磷（SRP）占溶解态磷（DTP）的69%，颗粒态磷（PP）占TP的58%，磷流失主要通过侵蚀驱动的颗粒态迁移和溶解作用引发。水溶性磷（WSP）和土壤饱和度（DPS）与溶解性有机磷（DOP）呈极显著正相.关（r>0.97），可作为磷流失的有效预警指标。研究结果揭示了降雨驱动下矿区土壤磷流失机制和特征，并且为黄柏河流域磷矿区土壤磷流失风险评估提供了科学依据。

关键词

降雨 / 磷矿区土壤磷 / 磷赋存形态 / 流失风险

基金资助

国家自然科学基金（42377082）; 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室开放基金（SKLGP2023K029）; 四川省科技教育联合基金项目（25LHJJ0354）